Horizontální vrtání je obecný název pro všechny způsoby bezvýkopové pokládky potrubí pomocí speciálního vrtacího zařízení. Dnes existuje nejméně sedm takových metod, z nichž každá má své vlastní charakteristiky, které jsou podrobně popsány níže.
Jak vybrat vhodný typ vodorovného vrtání pro pokládku potrubí?
Konkrétní způsob pokládky potrubí horizontálním vrtáním je vybrán projekční organizací ve fázi vývoje projektu a PIC. Volba horizontálního vrtání může být také provedena ve fázi výstavby, během vývoje pracovního projektu. Často je jeden typ pokládky potrubí, stanovený projektanty v detailním návrhu, nahrazen jiným typem horizontálního vrtání přímo na staveništi podle konkrétních okolností nebo finančních možností organizace.
Výběr metody se provádí na základě následujících údajů:
- Délka pokládané části potrubí.
- Průměr trubky.
- Materiál pracovního potrubí nebo pouzdra (ocel, litina, plast, PVC, železobeton atd.)
- Hloubka uložení potrubí.
- Počítá se s tlakovým nebo netlakovým potrubím.
- Dostupnost prostoru pro umístění vrtných zařízení a zařízení, možnost hloubit jámy požadované velikosti.
- Geologické údaje, hladina podzemní vody.
- Je zohledněno umístění stávajících komunikací.
Typy horizontálních vrtů a používaných vrtných souprav
Každý typ horizontálního vrtání je dobrý v určité situaci při pokládání inženýrských sítí. Některé z nich jsou zcela zaměnitelné a při výběru způsobu hraje důležitou roli ekonomický efekt dosažený při pokládce potrubí.
Pokud například projekt stanoví metodu mikrotunelování pro pokládku ocelového pláště vodovodního potrubí a stavební organizace má horizontální směrové vrtné zařízení (nebo protlačovací zařízení a SPK), pak, pokud jsou splněny určité podmínky, mikrotunel bude samozřejmě nahrazen HDD nebo děrováním pláště.
Podívejme se tedy podrobně na každou z metod horizontálního vrtání.
Horizontální směrové vrtání
Metoda HDD, nebo jak se také nazývá „směrové vrtání“, je jednou z nejběžnějších metod kladení tlakových potrubí a kabelových pouzder. Tento způsob lze použít i pro pokládku volně průtočného (gravitačního) potrubí, má však své vlastnosti, se kterými se můžete podrobně seznámit na stránce – Bezvýkopové pokládání kanalizace metodou HDD.
Studna je vrtána z povrchu země, průměr studny by měl být o 30-50% větší než průměr potrubí. Vrt vzniká postupnou expanzí, za použití bentonitu a polymerů. Bentonitový roztok zajišťuje odstranění navrtané zeminy, vytvoření filtračního koláče, ochlazuje vrtný nástroj a podepírá vrt, aby se zabránilo zhroucení. Vyčerpaný roztok bentonitu se zeminou je čerpán z pracovní jámy pomocí kalu a ukládán na skládku. Je třeba poznamenat, že dobře vytvořená studna (bez kolapsů, ucpání atd.) je klíčem k úspěchu a bezproblémovému provozu.
Délka položených trubek je od 25 do 1000 metrů a výše v závislosti na tažné síle a kroutícím momentu vrtné soupravy. Průměry potrubí od 63 do 1200 mm. Materiál potrubí – HDPE, ocel, litina.
Horizontální směrové vrtání po dané trajektorii je možné díky lokalizačnímu systému. Dráha vrtání je omezena úhlem vrtání (obvykle 26-34 procent) a poloměrem ohybu tyčí. Povolené procento ohybu na tyč se pohybuje od 6 do 12 procent v závislosti na typu tyče.
Vybavení a instalace HDD v moderním světě jsou velmi rozmanité, mezi nejčastější výrobce patří Vermeer, Dith With, Tracto-Technik, Robbins, American Augers, Herrenknecht AG, Prime Drilling. V poslední době se na trhu HDD objevila spousta výrobců z Číny a Koreje.
Video, které podrobně pojednává o technologii HDD a také o výhodách této metody, je k dispozici na hlavní stránce našeho webu.
Kontrolovaná punkce
Metoda řízeného propichování je také podtypem horizontálního vrtání a je ideální v případech, kdy je potřeba položit trubku malého průměru (do 315 mm) ve stísněných podmínkách. Tato metoda se používá k pokládce polyetylenových a ocelových trubek, pouzder pro rozvody plynu a vody, kanalizace, telefonních a silových kabelů. Tento typ práce se provádí jak ve velkých městech, tak v mnohem menších sídlech, stejně jako při práci pod železnicí a silnicemi.
Řízený piercing se provádí pomocí piercingové jednotky Ditch Witch P80. Komplex zařízení se skládá ze samotné instalace, hydraulické stanice, základních nástrojů pro vrtací operace (sem patří tyče, výstružníky, vrtací hlavy a mnoho dalšího), bezdrátového umístění.
Hlavní částí zařízení pro řízené propichování je hydraulický silový válec o kapacitě 36 tun. Dvouválcový čtyřdobý benzínový motor je poháněn hydraulickou stanicí.
Společnost GNB-Stroy využívá lokalizační systém Eclipse. Skládá se ze sondy umístěné ve snímatelné vrtací hlavě a lokátoru, který určuje horizontální umístění a hloubku vrtací hlavy, úhel sklonu ve vertikální rovině a úroveň nabití baterie sondy. Hrot vrtací hlavy má zkosený povrch, takže při stlačení je vrtací kolona vychýlena do strany. Pomocí lokátoru může operátor sledovat, jak otáčet hlavou, aby nastavil trajektorii v požadovaném směru. Pokud stlačíte tyče rotací, vrtací kolona se bude pohybovat rovně.
Po dokončení horizontálního vrtání jde vrtací hlava do přijímací jámy, kde je nahrazena kónickým expandérem. Poté se pilotní vrt roztáhne na požadovaný průměr obrácením tyčí a zhutněním půdy. Současně nebo po předběžné expanzi se do hotové studny vtáhne trubka nebo několik trubek.
Instalace směrového průrazu funguje bez použití bentonitového roztoku. Stěny studny jsou podepřeny zhutněnou vrstvou zeminy. Instalaci lze použít nejen v létě, ale i v zimě.
Hlavními charakteristikami instalace s řízeným proražením jsou lehkost a snadná přeprava, kompaktnost, výkon, ovládání směru a zvýšená elektrická bezpečnost. Směrová vrtací jednotka je velmi vhodná pro použití při provádění propíchnutí pod silnicemi:
- startovací jáma je poměrně malých rozměrů, 1,5 x 3 m;
- provoz nevyžaduje vodu ani odčerpávání odpadní vrtné kapaliny.
Šnekové vrtání
Šnekové vrtání je bezvýkopová technologie pokládky potrubí pomocí hydraulické protlačovací jednotky, která je vybavena rotačním řezným nástrojem spouštěným z pracovní jámy k odstranění rozvinuté zeminy pomocí šnekového mechanismu. Vrtací šneková souprava umožňuje pokládat ocelové pláště, betonové a polyetylenové trubky. Jejich průměr se pohybuje od 100 do 1720 mm na délku až 100 m v závislosti na typu půdy.
Pro realizaci pokládky komunikací jsou zapotřebí dvě jámy: startovací a přijímací jáma, jejichž hloubka je o 0,5-1,0 metru nižší než hloubka pokládky potrubí. Ve startovací jámě je namontována výkonná zdvihací stanice, na kterou je umístěn vrtací mechanismus s děrovacími trubkami.
V první fázi jsou připraveny pracovní a přijímací jámy. Na druhém stupni je instalace šneku spuštěna a instalována do jámy. Na třetí etapě probíhá pokládka potrubí, jehož přesný směr je řízen laserem. A nakonec dokončení díla. Šnek je přiveden do přijímací jámy a poté vytažen v opačném pořadí. Poté jsou zařízení a šneky odstraněny ze startovací jámy.
Technologie horizontálního šnekového vrtání umožňuje díky speciálnímu laserovému řídicímu systému pokládat potrubí s daným sklonem s vysokou přesností, což je důležité zejména při výstavbě gravitačních kanalizačních sítí.
Děrování ocelových pouzder
Podstata způsobu zatlačování ocelového pouzdra spočívá v tom, že trubka se otevřeným koncem zatlačí do země a zemina, která se dovnitř dostane, se při pohybu rozvíjí a odstraňuje buď ručně, nebo pomocí hydromechanizace.
Metoda tlačení ocelového pláště se používá při pokládání trubek velkých průměrů (od 800 do 1400 mm) a ve vzdálenosti až 80 m. Proto je nutné instalovat dva, čtyři nebo méně často šest hydraulických zvedáků operující s kapacitou 200-400 tun. Zvedáky komplikují konstrukci dorazu, rámu zvedáku a hlavy. Směnová produktivita takové práce je do 10 metrů.
Délka ražby pomocí jedné jámy je od 10 do 80 m. Delší trasy jsou rozděleny do více částí. Z každé pracovní jámy se provádí ražba nejprve ve směru jednoho úseku a poté v opačném směru. Přijímací a pracovní jámy jsou připraveny pro protlačování trubek stejně jako pro propichování.
Tento způsob horizontálního vrtání má řadu výhod: relativně nízké náklady na práci, není potřeba drahé vybavení a nevyžaduje velký počet personálu. Kontrolu práce a úpravu směru pohybu provádí osoba, která je v jámě. Odtud může zajistit, že nedojde k poškození komunikací, které z různých důvodů nemuselo být zohledněno při projektování.
Metoda tlačení je poměrně jednoduchá. Ocelové pouzdro je lisováno hydraulickými zvedáky, obvykle sestávajícími ze dvou hydraulických zvedáků, každý s lisovacím výkonem 100-200 tun. Zdvih pohyblivých tyčí je 1,2-1,3 metru. Zvedáky a k nim připojené potrubí se umístí do pracovní jámy (musí mít potřebnou hloubku se zpevněnými stěnami, které odolají tlaku při práci). Hydraulický pohon, který pohání zvedáky, je umístěn na povrchu vedle jámy. Hydraulické zvedáky se neustále pohybují a začnou pohybovat potrubím, které tlačí půdu.
Podívejte se na další informace o metodě tlačení a také o ceně práce.
Pro zachování celistvosti krajiny asfaltových silnic, železnic, budov a mostů se při pokládce potrubí používá bezvýkopová technika. Technologie pro její realizaci je časově nejkratší, využívá minimum zařízení, financí a práce. Cenově nejefektivnější způsoby realizace metody uzavřeného pokládání potrubí jsou vrtání a děrování v horizontálním směru.
Popis horizontálního směrového vrtání HDD
Technika HDD zahrnuje vyvrtání studny a následné zvětšení její šířky. Horizontálně směrový způsob provádění prací se provádí pomocí vrtné soupravy s pracovní hlavou. K němu je připojena pružná tyč, která umožňuje změnit směr, aby se zabránilo střetu mechanismu s překážkami v tloušťce půdních mas.
Pokud je nutné zvětšit šířku studny, pak je místo vrtacího hrotu instalován expandér.Technologie pokládky komunikací metodou horizontálního směrového vrtání je dokončena procesem tažení trubky. Po upevnění komunikační sítě na k tomu určenou tyč se trubka zatáhne instalací HDD do vyvrtaného otvoru.
Rozdíly mezi horizontálně nasměrovaným vpichem a HDD
Horizontální směrové vrtání a děrování využívají podobnou technologii. Rozdíl mezi metodou GNP je v tom, že ke svému fungování nepotřebuje vrták. Tato metoda se používá v jílovitých a hlinitých půdách. Vpich se protlačí horninovým masivem tak, že se v něm vytvoří otvor navržené velikosti.
Rozdíl mezi metodami GNP a HDD je v tom, že před zahájením práce pomocí metody punkce je nutné vyvinout 2 jamky pro vstupní a výstupní body mechanismu. Půda musí být propíchnuta přísně vodorovně. Povrch díry ve skále získaný v důsledku ražby se vyznačuje svou rovnoměrností a pevností.
Pro pokládku potrubí metodou vodorovného směru nejsou potřeba jámy – vrtání se provádí z povrchu země. Vzhledem k tomu, že horizontální směrové vrtání vyžaduje použití bentonitového roztoku, je nutné vybavit drenážní systémy pro podzemní vody a bentonit.
Na rozdíl od punkce vyžaduje technologie HDD použití řady mechanismů. Kvalita výsledného otvoru v zemi závisí na jejich správném výběru. GNP zabere méně času na položení potrubí.
HDD se provádí pod vlivem hydraulického zatížení, takže nutnost použití bentonitové malty jako u HDD nevzniká. Pokládka potrubí metodou GNP vyžaduje méně vybavení.
Technologie práce
Technologie pro použití těchto metod zahrnuje provádění práce podle podobného algoritmu:
- příprava výpočtů pro zajištění přesnosti vrtání;
- koordinace projektů se správními úřady a vlastníky pozemků;
- provádění přípravných odizolovacích prací v místě, kde se plánuje vrtání;
- pokládka potrubí pomocí vrtacích nástrojů;
- rekultivace jam, obnova vzhledu pracoviště.
Manipulace s GNP se vyznačují větší účinností ve srovnání s pokládáním potrubí metodou horizontálního směru nebo rýhovou metodou pokládky potrubí. Způsob bezvýkopového pokládání komunikací vyžaduje použití speciálního vybavení:
- Hydraulický mechanismus, který přenáší mnohatunovou sílu na propichovací jehlu.
- Ocelové pouzdro pro tlačení zeminy.
- Sondy, echolokační zařízení pro sledování trajektorie vrtného systému.
- Mechanismy pro vytváření jam.
Zařízení pro GNP je řízeno operátorem, snadno se přemisťuje a funguje na motorovou naftu.
Výběr mezi metodou punkce a HDD
Poté, co jste zjistili, z čeho se skládají oba způsoby pokládání potrubí, měli byste zvážit, kdy použít metodu punkce a kdy použít HDD. Pokládka potrubí metodou punkce se používá v následujících případech:
- při vývoji jam nejen pro nové inženýrské sítě, ale také pro výměnu starých sítí, což je vyloučeno při použití vrtačky;
- v nestabilních půdních podmínkách, protože provedení propíchnutí není doprovázeno rizikem kolapsu uvnitř otvoru;
- při nedostatku financí nebo pracovních sil (realizace prací na HNP bude vyžadovat méně zdrojů a tým 2-3 lidí).
Horizontální směrové vrtání se používá, když:
- je nutné vyřešit problém kladení dálkových komunikačních tras (v případě průrazů lze prodloužit trasu 50 m);
- území staveniště se skládá z půdy s vysokou hustotou a tvrdostí;
- je nutné získat otvor o průměru 1 m nebo více (propíchnutí je omezeno na průměr 50 cm).
Z heterogenity půdních poměrů na většině území, kde jsou kladeny potrubní sítě, vyplývá, že je nutné kombinovat metody GNP a HDD. Společnost Techservice nabízí zákazníkům instalace HDD TS, což jsou komplexní zařízení pro stavbu, a také vysoce kvalitní instalace HDD DDW. Máme bohaté zkušenosti s prodejem instalací po celém Rusku.
